Техническая документация на SMD светодиод LTST-E142KGKEKT - Корпус 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.7-2.5В - Мощность 75мВт - Двухцветный (Зеленый/Красный)

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики SMD (устройства для поверхностного монтажа) светодиода LTST-E142KGKEKT. Этот компонент объединяет два различных светодиодных кристалла в одном компактном корпусе: один излучает зеленый свет, другой — красный. Основная цель разработки — предоставить надежное и компактное решение для индикации состояния, подсветки и символического освещения в современных электронных сборках.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Устройство разработано для автоматизированных процессов сборки, совместимо с пайкой оплавлением и стандартным оборудованием для установки компонентов. Его миниатюрные размеры делают его подходящим для применений, где площадь платы ограничена. Ключевые целевые рынки включают телекоммуникационную инфраструктуру (например, сетевые коммутаторы, маршрутизаторы), потребительскую электронику (ноутбуки, мобильные устройства), оборудование для офисной автоматизации, бытовую технику и промышленные панели управления. Его основная функция — служить визуальным индикатором состояния или сигнала.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В следующих разделах представлен детальный разбор предельных рабочих параметров и характеристик устройства при стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти значения определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется. Для обоих кристаллов (зеленого и красного): максимальный постоянный прямой ток составляет 30 мА; пиковый прямой ток (в импульсном режиме: скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) — 80 мА; максимальная рассеиваемая мощность — 75 мВт. Диапазон рабочих и температур хранения устройства составляет от -40°C до +100°C.

2.2 Тепловые характеристики

Теплоотвод критически важен для долговечности и стабильности работы светодиода. Максимально допустимая температура перехода (Tj) для обоих кристаллов составляет 115°C. Типичное тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде (Rθja) равно 155 °C/Вт. Этот параметр показывает, насколько эффективно корпус рассеивает тепло; предпочтительнее более низкое значение. Превышение максимальной температуры перехода ускорит деградацию светового потока и может привести к катастрофическому отказу.

2.3 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартном испытательном токе 20 мА. Сила света (Iv) для зеленого кристалла составляет от 56 мкд до 180 мкд. Для красного кристалла диапазон — от 140 мкд до 420 мкд. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором сила света падает до половины осевого значения, обычно составляет 120 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности.

Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, для зеленого кристалла задана в диапазоне от 564 нм до 576 нм, для красного — от 616 нм до 626 нм. Прямое напряжение (Vf) для обоих цветов при токе 20 мА составляет от 1.7 В до 2.5 В. Обратный ток (Ir) не превышает 10 мкА при обратном напряжении (Vr) 5 В. Важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; данное испытательное условие приведено только для информации.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по бинам (группам) производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости и цвету.

3.1 Бины светового потока (Iv)

Зеленые светодиодные кристаллы разделены на пять бинов по силе света: P2 (56-71 мкд), Q1 (71-90 мкд), Q2 (90-112 мкд), R1 (112-140 мкд) и R2 (140-180 мкд). Красные светодиодные кристаллы разделены на четыре бина: P (140-185 мкд), Q (185-240 мкд), R (240-315 мкд) и S (315-420 мкд). Допуск в пределах каждого бина составляет ±11%.

3.2 Бины доминирующей длины волны (WD)

Для зеленого светодиода бины доминирующей длины волны определены как G1 (564-568 нм), G2 (568-572 нм) и G3 (572-576 нм). Допуск для каждого бина длины волны составляет ±1 нм. Информация о бинах доминирующей длины волны для красного светодиода в предоставленном отрывке явно не детализирована, но следует аналогичному принципу строгого контроля длины волны.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в документе приведены ссылки на конкретные графические данные (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 5 для угла обзора), типичные характеристики можно вывести из табличных данных. Зависимость между прямым током (If) и прямым напряжением (Vf) нелинейна, что характерно для диода. Сила света прямо пропорциональна прямому току вплоть до максимальных предельных значений. Производительность будет ухудшаться с ростом температуры перехода; следовательно, тепловой расчет приложения имеет первостепенное значение для поддержания заявленного светового потока и цветности в течение всего срока службы устройства.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и назначение выводов

Устройство соответствует стандартному отраслевому SMD-корпусу. Ключевые размеры: длина корпуса около 2.0 мм, ширина 1.25 мм, типичная высота 0.8 мм. Допуски составляют ±0.2 мм, если не указано иное. Назначение выводов критически важно для правильной работы: выводы 2 и 3 подключены к зеленому кристаллу AlInGaP, а выводы 1 и 4 — к красному кристаллу AlInGaP. Линза прозрачная.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) для печатной платы, обеспечивающий надежную пайку и правильное механическое выравнивание. Следование этой конструкции минимизирует эффект "гробового камня" (tombstoning) и обеспечивает оптимальный теплоотвод от корпуса светодиода к плате.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Условия пайки оплавлением в ИК-печи

Устройство совместимо с бессвинцовыми (Pb-free) процессами пайки. Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления в инфракрасной (ИК) печи, соответствующий стандарту J-STD-020B. Ключевые параметры включают температуру предварительного нагрева 150-200°C, максимальную температуру корпуса не выше 260°C и время выше температуры ликвидуса (TAL), адаптированное под конкретную сборку платы. Общее время пайки при пиковой температуре должно быть ограничено максимум 10 секундами, а оплавление должно выполняться не более двух раз.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге. При хранении в оригинальном герметичном влагозащитном пакете с осушителем их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤70% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета "время жизни на производстве" составляет 168 часов (7 дней) при условиях не выше 30°C и 60% относительной влажности (уровень JEDEC 3). Если воздействие превышает этот период, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов, чтобы предотвратить растрескивание корпуса (popcorn cracking) во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт. Светодиоды следует погружать в растворитель при комнатной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические очистители могут повредить эпоксидный корпус или линзу.

7. Упаковка и информация для заказа

Устройства поставляются в упаковке, предназначенной для автоматизированной сборки. Они смонтированы на несущей ленте шириной 8 мм и намотаны на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая полная катушка содержит 4000 штук. Лента запечатана покровной лентой для защиты компонентов. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые сценарии применения

Этот двухцветный светодиод идеально подходит для применений, требующих многостатусной индикации. Например, он может показывать зеленый цвет для "питание включено/готовность", красный для "неисправность/ожидание" или оба для определенного режима. Типичные области применения включают индикаторы состояния на сетевом оборудовании, блоках питания и потребительской электронике; подсветку надписей или кнопок на передней панели; а также слаботочные осветительные приборы.

8.2 Особенности проектирования

Ограничение тока:Для каждого светодиодного кристалла обязателен внешний токоограничивающий резистор, чтобы предотвратить превышение максимального прямого тока. Номинал резистора рассчитывается на основе напряжения питания (Vs), прямого напряжения светодиода (Vf) при требуемом токе и целевого тока (If): R = (Vs - Vf) / If. Для надежного проектирования всегда используйте максимальное значение Vf из документации.
Тепловой расчет:Обеспечьте достаточную площадь медной фольги на плате (тепловой рельеф), подключенную к контактным площадкам светодиода, чтобы помочь рассеивать тепло, особенно если работа ведется вблизи максимальных параметров.
Защита от ЭСР:Хотя это явно не указано, во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с электростатически чувствительными устройствами (ЭСР).

9. Техническое сравнение и отличия

Ключевым отличием данного компонента является интеграция двух различных монохроматических светодиодных кристаллов (AlInGaP для обоих цветов) в одном миниатюрном SMD-корпусе. Технология AlInGaP обеспечивает высокую световую эффективность и хорошую насыщенность цвета для красных и желто-зеленых оттенков по сравнению со старыми технологиями. Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкую диаграмму направленности, подходящую для применений на передних панелях. Конструкция с двумя кристаллами экономит место на плате и упрощает сборку по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать зеленый и красный светодиоды полным током 20 мА каждый?
А: Да, но необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. При токе 20 мА, если предположить типичное Vf 2.1В для каждого, общая мощность составит (2.1В * 0.02А)*2 = 84 мВт. Это превышает абсолютную максимальную рассеиваемую мощность 75 мВт на кристалл (но обратите внимание, что параметр указан на кристалл, а не на сумму по корпусу; необходимо учитывать тепловую связь). Безопаснее снизить ток или использовать импульсный режим работы, чтобы оставаться в тепловых пределах.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?
А: Пиковая длина волны (λp) — это длина волны в наивысшей точке кривой спектрального распределения мощности светодиода. Доминирующая длина волны (λd) определяется по диаграмме цветности CIE и представляет собой длину волны монохроматического света, который выглядел бы того же цвета, что и светодиод. λd более актуальна для воспринимаемого цвета.

В: Почему важен параметр обратного тока, если я не должен работать в обратном режиме?
А: Испытание на обратный ток (обычно при 5В) — это проверка качества и утечки. Высокий обратный ток может указывать на потенциальные дефекты в полупроводниковом переходе.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий:Проектирование двухстатусного индикатора для устройства с питанием от USB 5В. Зеленый светодиод должен указывать "активно", красный — "зарядка/ошибка".
Шаги проектирования:
1. Выбор тока:Выберите ток накачки 15 мА для хорошей яркости, сохраняя запас ниже максимального значения 30 мА.
2. Расчет резистора для зеленого светодиода:Используя типичное Vf_зеленый = 2.1В и Vs=5В. R_зеленый = (5В - 2.1В) / 0.015А ≈ 193 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение, например, 200 Ом.
3. Расчет резистора для красного светодиода:Используя типичное Vf_красный = 2.0В. R_красный = (5В - 2.0В) / 0.015А = 200 Ом.
4. Разводка печатной платы:Расположите светодиод и его токоограничивающие резисторы близко друг к другу. Используйте рекомендуемый рисунок контактных площадок из документации. Добавьте умеренную медную площадку, подключенную к катодным контактным площадкам, для теплоотвода.
5. Программное управление:Используйте выводы GPIO микроконтроллера для независимого управления анодом каждого светодиода (с последовательно включенными резисторами).

12. Введение в принцип работы

Светодиоды — это полупроводниковые приборы с p-n переходом. При приложении прямого напряжения электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. LTST-E142KGKEKT использует фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) как для красного, так и для зеленого излучающих кристаллов — материал, известный высокой эффективностью в красном и желто-зеленом спектре. Прозрачный эпоксидный корпус действует как линза, формируя световой пучок.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в области SMD индикаторных светодиодов продолжает двигаться в сторону повышения световой отдачи (больше светового потока на ватт), уменьшения размеров корпусов для увеличения плотности монтажа и улучшения цветовой однородности за счет более узких бинов. Также уделяется внимание повышению надежности при более высоких температурах профилей оплавления, требуемых для бессвинцовой пайки. Интеграция нескольких кристаллов или даже кристаллов разного цвета в одном корпусе, как в данном устройстве, отвечает потребности в многофункциональных индикаторах в компактных конструкциях. Фундаментальные исследования в области материаловедения направлены на разработку более эффективных и стабильных полупроводниковых соединений во всем видимом спектре.